Вы можете открыть актуальную версию документа прямо сейчас.
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Приложение Н
(справочное)
Напряжение на концах вала, вызывающее искрение в подшипнике двигателя или на шейке. Расчет энергии разряда
Н.1 Общие требования
Потенциальным источником воспламенения для мощных машин и двигателей любого размера с питанием через преобразователь может быть искрение подшипника или вала из-за синфазного напряжения (СФН) или циркулирующих токов вала. Напряжение, наведенное или переданное валу машины, может вызвать ток, величина которого ограничена полным сопротивлением смазочной пленки в подшипнике. Напряжение вала обычно считают напряжением заряженного конденсатора, при этом емкость создается ротором, статором и подшипниками. Когда потенциал вала на смазочной пленке достигает значения напряжения диэлектрического пробоя, происходит разряд. Разряд может вызвать образование ямок в подшипнике. Отказ подшипника может привести к нагреву подшипника.
Соединительное устройство вала, которое подключает вал машины к тому же напряжению, что и раму (корпус) машины рядом с подшипником, может быть установлено внутри и снаружи машины, чтобы способствовать продлению срока службы подшипников в основном за счет закорачивания конденсатора и, таким образом, уменьшения до минимума искрения на подшипнике и продления его срока службы.
Соединительные устройства вала или подшипники, установленные внутри машины или оболочки с видом взрывозащиты "d" или "р", не являются источником воспламенения для окружающей взрывоопасной среды. Соединительные устройства вала или подшипники, установленные внутри или с внешней стороны машины с видом взрывозащиты "е" или с внешней стороны машины с видом взрывозащиты "d" или "р", могут представлять риск воспламенения, который должен быть снижен. В настоящем приложении содержится руководство по оценке возможности применения соединительных устройств вала, если не применяются виды взрывозащиты "d" или "р".
Н.2 Оценка риска воспламенения с помощью расчета энергии воспламенения
Пиковые значения энергии воспламенения могут быть измерены или рассчитаны, если известны некоторые параметры. Затем полученная энергия разряда может быть сравнена с минимальной энергией воспламенения конкретного горючего материала или группы оборудования, как показано в таблице Н.1.
Максимальная энергия емкостного разряда в искре E, Дж, может быть рассчитана с помощью следующего уравнения:
,
(Н.1)
где С - общая емкость ротора и подшипников, в которых возникает напряжение U (Ф);
U - наивысшее возможное пиковое напряжение вала с учетом влияния переходных процессов (В).
Емкость определяют для распределенной площади поверхностей от вращающегося узла до заземленных частей машины. Эти поверхности обычно находятся между ротором и статором и между опорными несущими поверхностями на каждом конце вала. Все значения емкости складывают для получения общего значения емкости, которое используется для расчета максимальной энергии разряда Е.
Примечание - Для машин с питанием через преобразователь значение U оценивают с запасом, как равное 10 % синфазного напряжения преобразователя. Напряжение вала можно также вывести из эффекта взаимосвязи синфазного режима между емкостью обмотка/ротор и емкостью ротор/корпус.
Значение емкости конденсатора С(Ф) может быть определено с помощью соответствующей формулы с учетом геометрических параметров конденсатора. Например, для конденсатора, состоящего из концентрических цилиндров, можно применить любую из приведенных ниже формул:
,
(Н.2)
где - диэлектрическая проницаемость материала, кроме воздуха, между поверхностями (Ф/м);
l - длина цилиндра, м;
а * - внешний диаметр, м;
b * - внутренний диаметр, м.
------------------------------
*Внутренний диаметр и внешний диаметр частей двигателя, для которого рассчитывают С, например статора, ротора, вала, подшипникового щита, подшипника и т.д. Допускается использовать радиус вместо диаметра, если его будут использовать вместо диаметров для обеих частей.
------------------------------
Примечание - Для воздуха диэлектрическая проницаемость равна ф/м. Для масла или консистентной смазки диэлектрическая проницаемость составляет от
до
ф/м.
Риск воспламенения эффективно предотвращается, когда определенная максимальная энергия разряда E ниже, чем минимальная энергия воспламенения конкретного горючего материала или значений, указанных в таблице Н.1, для соответствующих групп/подгрупп оборудования. Для практической оценки в отдельных случаях следует использовать кривые, приведенные на рисунке Н.4.
Таблица Н.1 - Максимально допустимая энергия
Группа I |
Подгруппа IIA |
Подгруппа IIB |
Подгруппа IIC |
Группа III |
0,2 мДж |
0,2 мДж |
0,06 мДж |
0,02 мДж |
0,2 мДж |
Н.3 Определение напряжения вала для вращающейся машины
Выходное напряжение инвертора имеет измеримый компонент синфазного напряжения. Синфазное напряжение индуцирует напряжение вала в машине с питанием через инвертор. В то время как синфазное напряжение стремится в среднем к нулю в течение определенного периода времени, появляющиеся пиковые отклонения представляют интерес.
Необходимо использовать осциллограф и датчик для электрического подключения к вращающемуся валу двигателя с помощью небольшой проводящей щетки. Контрольный контакт датчика заземлен через корпус машины. Скачки напряжения вала и тока, вызванные широтно-импульсным выходом приводов двигателя, могут быть очень малы, часто в микросекундном диапазоне измерения. Это необходимо учитывать при выборе установочных параметров.
Н.4 Расчет емкости С для вращающейся машины
Емкость С зависит от распределенной площади поверхностей от вращающегося узла до заземленных частей двигателя. Изоляция, разделяющая эти металлические части, - это воздух в зазоре между ротором и статором или смазочные материалы, например масло и консистентная смазка, в подшипниках вала.
Значение емкости конденсатора может быть определено с помощью соответствующей формулы с учетом геометрических параметров той части вращающейся машины, которая создает эту емкость.
Для вращающейся машины возможно возникновение емкости между следующими частями:
1) корпусом внутреннего подшипника и валом;
2) корпусом внешнего подшипника и валом;
3) валом и подшипниками для машины с подшипниками скольжения;
4) внутренней и внешней обоймами подшипника, находящимися в контакте с каждым шариком шариковых подшипников;
5) ротором и статором;
6) статором и корпусом.
Необходимо получить от изготовителя подробные геометрические параметры вращающейся машины, чтобы использовать в уравнениях соответствующие размеры.
Каждое значение емкости может быть определено по формуле для цилиндрической части, как показано в уравнении (Н.2). Описание подшипника скольжения приведено на рису
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.